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La tecnología plasmónica abre el camino a la fabricación en serie de chips de altas prestaciones

Unos investigadores financiados con fondos europeos han creado una plataforma innovadora en pos de satisfacer las demandas de la industria de los circuitos complejos de bajo consumo de energía, pequeño tamaño y altas prestaciones.

Economía digital

La tecnología fotónica desempeña un papel fundamental en las economías europea y mundial, ya que impulsa la innovación en sectores como las tecnologías de la información y las comunicaciones, la medicina, la energía, el ejército, la fabricación, la agricultura y el espacio. A medida que se generaliza su uso, cada vez es más importante encontrar formas de fabricar en serie dispositivos fotónicos de manera rentable. Esto conlleva la combinación de la tecnología con procesos de fabricación normalizados compatibles con tecnologías avanzadas de circuitos integrados electrónicos, es decir, la yuxtaposición de la fotónica y la electrónica en un solo chip. El problema radica en la incompatibilidad de dimensiones. Mientras que los chips electrónicos tienen un tamaño nanométrico, los chips fotónicos presentan un tamaño que va desde los micrómetros a los milímetros. El proyecto PLASMOfab, financiado con fondos europeos, abordó y superó este escollo con la ayuda de la tecnología plasmónica. Diez socios industriales e institutos académicos y de investigación aunaron sus conocimientos y experiencia en los ámbitos de los circuitos integrados fotónicos (CIF) y la optoelectrónica para crear un chip plasmofotónico. El proyecto, finalizado ya con éxito, ha permitido la fabricación en serie de estos componentes de altas prestaciones. El trabajo del equipo de PLASMOfab ha supuesto un gran avance en la tecnología utilizada en las comunicaciones ópticas de datos y en la biodetección para aplicaciones de diagnóstico inmediato, ha desarrollado componentes plasmónicos compatibles con la tecnología de semiconductores complementarios de óxido de metal (CMOS), ya empleada en la electrónica, y ha utilizado esta tecnología para combinar CIF avanzados con CI electrónicos en la fabricación en serie. Se emplearon procesos CMOS normalizados para unir metales compatibles con CMOS, como el aluminio, el nitruro de titanio y el cobre, y estructuras fotónicas con componentes electrónicos. Principales logros El desarrollo de un nuevo transmisor plasmónico ultracompacto constituyó uno de los principales logros del proyecto. El dispositivo tiene un tamaño de 90 x 5,5 µm² y transmite 0,8 TBit/s (800 Gbit/s) a través de 4 transmisores individuales de 0,2 TBit/s. El equipo del proyecto demostró asimismo cómo se pueden lograr bajas pérdidas por propagación mediante la utilización de guías de onda plasmónicas de aluminio compatibles con CMOS cointegradas con compuestos fotónicos de nitruro de silicio. Sus resultados se publicaron en la revista «Scientific Reports». En una nota de prensa publicada en la página web de «Synopsys», el profesor adjunto Nikos Pleros de la Universidad Aristóteles de Salónica (Grecia), entidad que coordinó el proyecto, comentó: «El objetivo principal de PLASMOfab ha sido satisfacer la demanda cada vez mayor de CIF con bajo consumo de energía, pequeño tamaño, alta complejidad y altas prestaciones fabricados en serie. Lo hemos logrado gracias al desarrollo de una plataforma de fabricación revolucionaria pero compatible con los CMOS para la cointegración eficiente de componentes plasmónicos activos con componentes fotónicos y electrónicos». Los socios esperan que los progresos ulteriores en esta tecnología les permita demostrar las ventajas evidentes que poseen los componentes plasmónicos compatibles con CMOS una vez combinados con los CIF. «La confluencia en una única plataforma de integración de lo mejor de los ámbitos de la plasmónica, la fotónica y la electrónica harán realidad los CIF con un rendimiento y funcionalidad sin parangón, destinados a un conjunto diverso de aplicaciones y necesidades industriales al tiempo que cumplen con los requisitos de la fabricación en serie», explicó el investigador principal, el doctor Dimitris Tsiokos de la Universidad Aristóteles. PLASMOfab (A generic CMOS-compatible platform for co-integrated plasmonics/photonics/electronics PICs towards volume manufacturing of low energy, small size and high performance photonic devices) finalizó en diciembre de 2018 y su investigación ha permitido la puesta en marcha de dos nuevas empresas cuyo objetivo será la comercialización de las nuevas tecnologías. Para más información, consulte: Sitio web del proyecto PLASMOfab

Países

Grecia

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